DE4207072C2

DE4207072C2 - Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes eines bewegbaren Gegenstandes

Info

Publication number: DE4207072C2
Application number: DE4207072A
Authority: DE
Inventors: Helmut Meyer; Johann Schunn
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: DE4207072A1; GB2264785A; FR2688306B1; FR2688306A1; GB2264785B; GB9303005D0

Description

Die Erfindung betrifft und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes eines bewegbaren Gegenstandes.

Damit das Drehmoment eines Antriebs so ausgelegt werden kann, daß ein Gegenstand mit einer konstanten Geschwindigkeit oder mit einer konstanten Schrittweite bewegt wird, müssen Änderungen des Gewichtes des Gegenstandes zu jedem Zeitpunkt bekannt sein.

Als Anwendungsfall sei eine Stapelhubeinrichtung genannt, die am Anleger oder am Ausleger einer Bogendruckmaschine angeordnet ist. Eine derartige Stapelhubeinrichtung wird über eine entsprechende Antriebseinrichtung schrittweise in der Höhe verstellt, wobei die Schrittweite stets so bemessen wird, daß am Anleger die einzelnen Bogen vom Stapel mittels des Saugkopfes problemlos in die Maschine transportiert werden können; analog muß die Stapelhubeinrichtung am Ausleger jederzeit derart positioniert sein, daß die bedruckten Bogen exakt zur Ablage kommen. Damit eine konstante Schrittweite sichergestellt ist, muß das Drehmoment auf das jeweilige Gewicht der Stapelhubeinrichtung abgestimmt werden.

Aus der DE 38 32 561 A1 sind ein Verfahren zum Bestimmen der Masse schwerer Körper und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt geworden. Um ein einfaches und genaues Verfahren zum Bestimmen der Masse schwerer Körper zu schaffen, ist ein Elektrozug oder Hubwerk, bestehend aus einem Elektromotor und einer Seilwinde vorgesehen. Während der Bewegung des schweren Körpers durch den Elektromotor wird dessen Wirkleistung erfaßt. Die Wirkleistung wird durch Messen der Spannung über wenigstens einer der Ankerwindungen, durch Messen des Stromes durch wenigstens eine der Ankerwicklungen und durch Messen des Phasenwinkels bestimmt. Zur Bestimmung der Wirkleistung müssen also drei Messungen durchgeführt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewichtsmessung bei einem bewegbaren Gegenstandes durchzuführen, ohne daß zusätzliche Meßeinrichtungen benötigt werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Bewegung des Gegenstandes ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Rotor und mindestens einer Phasenwicklung vorgesehen ist, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die die Kommutierungssequenz des bürstenlosen Gleichstrommotors unterbricht, eine Weiterschaltung auf eine folgende Kommutierungsphase veranlaßt und aus der Differenz hinsichtlich der Ruhelage des bestromten Motors ohne Belastung und der Endlage des bestromten Motors mit Belastung das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes bestimmt.

Besonders geeignet ist eine derartige Vorrichtung, wenn es sich bei dem bewegbaren Gegenstand um eine Stapelhubeinrichtung am Anleger oder am Ausleger einer Bogendruckmaschine handelt. Durch die fortwährende Entnahme von Bogen vom Anlegerstapel und die fortwährende Ablage der Bogen auf dem Auslegerstapel ändert sich ständig das Gewicht der Stapelhubeinrichtungen. Insbesondere muß der Antrieb infolge der Nonstop-Anlage bzw. -Auslage auf sehr unterschiedliche Lastmomente reagieren.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung aus der Winkeldifferenz des Rotors, die sich mit Belastung und ohne Belastung bei konstanter Stromstärke ergibt, das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes bestimmt. Als alternative Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die Stromstärke, die zur Erzielung einer vorgegebenen Winkeldifferenz zwischen der Rotorstellung mit Belastung und ohne Belastung erforderlich ist, als Maß für das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes verwendet wird. Entweder wird also die Motorgröße "Stromstärke" konstant gehalten und die entsprechende Winkeldifferenz als Maß für das Gewicht angesehen, oder die Stromstärke wird so geändert, daß die Motorgröße "Winkeldifferenz mit und ohne Belastung" stets einen konstanten Wert aufweist. Im letzteren Fall wird eine Änderung der Stromstärke als Maß für das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes genommen.

Vorteilhafterweise läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dahingehend ausbilden, daß für die Messung der Winkelstellung ein Absolutwinkelgeber eingesetzt wird. Problemlos ist natürlich auch ein Inkrementalgeber verwendbar, wobei hier jedoch zwei Fälle unterschieden werden müssen:

Ist die Winkeldifferenz positiv - dieser Fall tritt auf, wenn die Hubeinrichtung im Abwärtsbetrieb arbeitet -, so wird als Bezugswinkelstellung bzw. als Synchronisationsimpuls für die Messung der Winkeldifferenz des Rotors mit und ohne Belastung die Winkelstellung des Rotors gewählt, die sich ohne Belastung einstellt. Ist andererseits die Winkeldifferenz negativ - dies tritt auf beim Aufwärtsbetrieb der Hubeinrichtung - so wird als Bezugswinkelstellung für die Messung der Winkeldifferenz des Rotors mit und ohne Belastung ein Signal "1" vor der Winkelstellung ohne Belastung verwendet. Eine Zähleinrichtung zählt die Inkremente bis zur Rotorendlage, und eine Recheneinrichtung subtrahiert diese Anzahl von der bekannten Anzahl der Inkremente zwischen zwei Rotorlagegebersignalen.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein 2-Punkt-Stromregler mit fester Stromhysterese vorgesehen. Die Frequenz des 2-Punkt-Reglers ändert sich in Abhängigkeit von der Rotorlage, die ihrerseits vom Lastmoment abhängt. Aus der Frequenzänderung des Stroms mit und ohne Belastung läßt sich ebenfalls das Gewicht des bewegbaren oder des zu bewegenden Gegenstandes bestimmen.

Als alternative Möglichkeit wird der 2-Punkt-Stromregler mit einer festen Frequenz betrieben und die unterschiedliche Welligkeit des Stromes, die sich mit und ohne Belastung ergibt, wird als Maß für das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes verwendet.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Steuereinrichtung mit der Bestromung zweier Phasenwicklungen des bürstenlosen Gleichstrommotors eine Zeitmessung startet und daß aus der Zeit, die bis zum Erreichen der Endstellung des Rotors unter Belastung vergeht, ein Maß für das Gewicht des bewegbaren Körpers abgeleitet wird.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Stapelhubeinrichtung am Anleger bzw. am Ausleger einer Bogendruckmaschine und

Fig. 2 ein Flußdiagramm zum Verdeutlichen des Ablaufs der Gewichtsbestimmung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hubeinrichtung 2 am Anleger bzw. am Ausleger einer nicht dargestellten Bogendruckmaschine. Die Steuereinrichtung 8 positioniert die Stapelhubeinrichtung 2 und letztlich die Stapeloberkante stets so, daß im Anlegerbereich die einzelnen Bogen von einem nicht dargestellten Saugkopf erfaßt und in die Druckmaschine transportiert werden bzw. daß die bedruckten Bogen im Bereich des Auslegers zu einer exakten Ablage kommen.

Die Stapelhubeinrichtung 2 bewegt den Stapeltisch 3. Bei diesem Stapeltisch 3 handelt es sich im Falle eines Nonstop-Anlegers um eine Palette. Auf diesem Stapeltisch 3 ist der Bogenstapel 5 positioniert. Die Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung der Stapelhubeinrichtung 2 erfolgt motorisch. Als Motor 1 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor 1 vorgesehen. Dieser bürstenlose Gleichstrommotor 1 bewegt die Stapelhubeinrichtung 2 über eine Welle 6 und Ketten 7 auf- oder abwärts. Der Motor 1 wird über eine Steuereinrichtung 8 gemäß den Signalen eines Rotorlagegebers 9 gesteuert.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des Ablaufs der Gewichtsbestimmung.

Der Start erfolgt in Block ′9′ des Flußdiagramms. Dargestellt ist der Fall einer Aufwärtsbewegung der Stapelhubeinrichtung 2. Diese Aufwärtsbewegung, die im Punkt ′10′ des Flußdiagrammes durchgeführt wird, wird bei ′11′ nach Zurücklegen der Strecke x unterbrochen. Im Aufwärtsbetrieb wird zur Sicherung bei der Drehzahl n=0 eine Bremse betätigt. Bei ′13′ wird aus den Daten des Rotorlagegebers 9 die Kommutierungsphase des Motors 1 bestimmt. Anschließend wird bei ′14′ durch eine entsprechende Bestromung von zwei Phasenwicklungen des Motors 1 der Rotor in eine definierte Phase gesteuert. Ohne Belastung nimmt der Rotor eine Winkelstellung ein, die in der Mitte des angesteuerten Winkelsegments liegt. Je nach Belastung weicht die tatsächliche Winkelstellung des Rotors in dem angesteuerten Segment von der mittigen Stellung ab. Diese Winkeldifferenz wird bei ′15′ bestimmt.

Vorteilhafterweise wird für diese Messung ein Absolutwinkelgeber verwendet. Anschließend wird bei Block ′16′ des Flußdiagrammes die gemessene Winkeldifferenz mit abgespeicherten Kennlinien verglichen. Hieraus läßt sich bei ′17′ problemlos das Gewicht des Stapels 4 bestimmen. Ohne weiteres ist es natürlich auch möglich, das Gewicht aus den gemessenen Werten zu berechnen. Bei ′18′ wird die Bremse gelöst, und die Stapelhubeinrichtung 2 führt entsprechend Punkt ′10′ im Flußdiagramm die folgende, schrittweise Aufwärtsbewegung aus, wobei das Drehmoment des Motors 1 an das Lastmoment der Stapelhubeinrichtung 2 angeglichen wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes eines bewegbaren Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet,

- daß zur Bewegung des Gegenstandes ein bürstenloser Gleichstrommotor (1) mit einem Rotor und mindestens einer Phasenwicklung vorgesehen ist,
- daß eine Steuereinrichtung (8) vorgesehen ist, die die Kommutierungssequenz des bürstenlosen Gleichstrommotors (1) unterbricht, eine Weiterschaltung auf eine folgende Kommutierungsphase veranlaßt und aus der Differenz hinsichtlich der Ruhelage des bestromten Motors (1) ohne Belastung und der Endlage des bestromten Motors (1) mit Belastung das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes (4) bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem bewegbaren Gegenstand (4) um eine Stapelhubeinrichtung (2) am Anleger oder am Ausleger einer Bogendruckmaschine handelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) aus der Winkeldifferenz des Rotors, die sich bei konstanter Stromstärke mit Belastung und ohne Belastung ergibt, das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes (4) bestimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) die Stromstärke, die zur Erzielung einer vorgegebenen Winkeldifferenz zwischen der Rotorstellung mit und ohne Belastung erforderlich ist, als Maß für das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes (4) verwendet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der jeweiligen Winkelstellung des Rotors ein Absolutwinkelgeber als Rotorlagegeber (9) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der jeweiligen Winkelstellung des Rotors ein Inkrementalgeber als Rotorlagegeber (9) vorgesehen ist, wobei für den Fall, daß die Winkeldifferenz positiv ist, als Bezugswinkelstellung für die Messung der Winkeldifferenz des Rotors mit Belastung und ohne Belastung die Winkelstellung des Rotors, die sich ohne Belastung einstellt, gewählt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inkrementalgeber als Rotorlagegeber (9) zur Erkennung der jeweiligen Winkelstellung des Rotors vorgesehen ist, wobei für den Fall, daß die Winkeldifferenz negativ ist, als Bezugswinkelstellung für die Messung der Winkeldifferenz des Rotors mit Belastung und ohne Belastung ein Startsignal vor der Winkelstellung ohne Belastung verwendet wird, wobei eine Zähleinrichtung die Inkremente bis zur tatsächlichen Rotorlage zählt und eine Recheneinrichtung diese Anzahl von der bekannten Anzahl der Inkremente zwischen zwei Kommutierungssignalen des Rotorlagegebers (9) abzieht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein 2-Punkt-Stromregler mit fester Stromhysterese vorgesehen ist und
daß aus der Frequenzänderung des Stroms mit Belastung und ohne Belastung das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes (4) bestimmt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein 2-Punkt-Stromregler vorgesehen ist, der mit einer festen Frequenz betrieben wird und
daß die unterschiedliche Welligkeit des Stroms mit und ohne Belastung als Maß für das Gewicht des bewegbaren Gegenstandes (4) verwendet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) mit der Bestromung der entsprechenden Phasenwicklung(en) des bürstenlosen Gleichstrommotors eine Zeitmessung startet und aus der Zeit, die bis zum Erreichen der Endstellung des Rotors mit Belastung vergeht, ein Maß für das Gewicht des bewegbaren Körpers (4) abgeleitet.